2015 Fiscal Year Annual Research Report
燃料電池触媒層のイオノマー中の酸素物質移動挙動の解明
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25410253
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
稲葉 稔 同志社大学, 理工学部, 教授 (80243046)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 酸素還元反応 / イオン交換膜 / 酸素透過 / 微小電極 / 酸素透過速度 / 酸素溶解速度 / イオノマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成25、26年度の解析では、気相/イオノマー界面のみを考慮して解析を行ってきたが、界面は電解質/Pt界面にも存在する。イオノマー/Pt界面の酸素移動抵抗の有無はこれまで明らかにされておらず、イオノマー/Pt界面の酸素移動抵抗の解析を目的とした。仮にイオノマー/Pt界面に酸素移動抵抗が存在する場合、その抵抗はイオノマーとPtが接している面積に反比例すると考えられる。そこで、平成27年度はPt微小電極上に白金黒を電析させることで電気化学的表面積(ECSA)を増大させ、イオノマー／電極界面における酸素移動速度に及ぼす影響を明らかにした。
相対湿度80％、種々の温度で測定した白金黒付、なしの白金微小電極上での限界電流密度の膜厚依存性を調べたところ、実験誤差によりプロットに多少のばらつきは見られるが、白金黒を電析していても限界電流密度は同程度の値を示していることがわかる。また、酸素透過抵抗と酸素溶解抵抗を求めた結果より、白金黒あり、なしで比較してもその差はわずかなものであり、実験誤差の範囲内であると思われる。そのため、イオノマー/白金界面に酸素輸送律速は存在しないと考えられる。これより、実際のPEFCのイオノマー中において酸素輸送を律しているのは、イオノマー内部やイオノマー/白金界面ではなく、気相/イオノマー界面であると結論づけられた。
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